数据结构：哈希表

咱们一直在讲哈希，哈希，可是真正用这个数据结构的时候每每采用的是它的简化形式

那么如何构造一个真正的哈希表呢？

首先咱们明确一下哈希表是干啥用的，没错就是用来判重和查找的

可是这个判重，咱们要规定一下限制范围， 虽然哈希表功能强大可是仍是有局限性

哈希表适合那种数据特别多，可是对于每个数据，它的值不是很大的状况

在使用哈希表以前，咱们先来进行一个科普，C++的int转string与string转int

在这里最好不用调用什么函数，你不懂它

string转int 
istringstream is("12"); //构造输入字符串流，流的内容初始化为“12”的字符串 
int i; 
is >> i; //从is流中读入一个int整数存入i中
int转string
ostringstream os; //构造一个输出字符串流，流内容为空 
int i = 12; 
os << i; //向输出字符串流中输出int整数i的内容 
cout << os.str() << endl; //利用字符串流的str函数获取流中的内容 

首先咱们给出哈希表的一些定义

const int max_hash_size=1000005;
const int maxn=1005;
int head[max_hash_size];  //存数据的数组 
int Next[maxn];  //记录同地址元素的下一个元素的值
int st[maxn];  //数据集 

为啥这个max_hash_size很大，由于这个范围是每个元素最大是多少而不是一共有多少个元素，哈希表就是用来解决元素很是多的那种状况的

若是单纯使用bool数组的话受制于内存的限制，查找能力实在有限，哈希表在本质上就是拓宽了这个bool数组的范围

这里的head和Next就是链表，而后咱们给出哈希函数

int Hash(int& s)
{
    return(s*2654435769)>>28;
}
int HashingDouble(double d)
{
    if (d==0)
    return 0;
    else
    {
        int exponent;
        double mantissa = frexp(d, &exponent);
        return (unsigned int)((2*mantissa-1) * (~0U));
    }
}
int HashingString(char *str, int iLen)
{
    int hsval = 2654435769;
    int i;
    int iShift = 0;
    for(i=0; i<iLen; i++)
    {
        hsval ^= (str[i]<<iShift);
        iShift+=3;
        if(iShift>24)
            iShift=0;
    }
    return hsval;
}

你能够把哈希函数理解为根据元素的值来计算这个元素下标的函数，而后咱们回头去看那个max_hash_size,而后理解一下：

若是咱们不用哈希函数，那么数据有多少，max_hash_size就是多少，若是咱们用了哈希函数，就把原数据范围进行了一个放缩，放缩到了空间所容许的一个范围内

这个时候咱们再取理解maxn是啥，既然max_hash_size是通过放缩以后的数据有多少个，那么maxn就是每个数据的数据范围了

因为哈希碰撞的缘由，同哈希值元素可能有多个，咱们在链表查找到地址的时候，要顺着链表一个一个找看是否是

下面给出尝试插入哈希表的函数，若是不重复就能够插进去，不然就插不进去返回0

int try_to_insert(int s)
{
    int h=Hash(st[s]);  //获得s元素的数组下标 
    int u=head[h];  //获得这个下标下的元素值 
    while(u)  //顺着链表一个一个找 
    {
        if(st[u]==st[s])  //若是在链表中找到了s，说明这个s已经访问过了 
            return 0;   
        u=Next[u];  //此时u是下一个在此位置的元素值 
    }
    Next[s]=head[h];  //头插法 
    head[h]=s;
    return 1; 
}

由于实现的过程当中有一个

int u=head[h];

while(u)

这么一个操做，这应该是这种方法实现哈希表的一个缺陷，因此在插入的时候，千万保证非0

下面给出哈希表完整的实现代码，若是有更好的实现方法，会在本篇文章的基础上迭代

 1 //适用于数据特别多可是每一个数的范围不是很大的状况下查找 
 2 /*
 3 string转int 
 4 istringstream is("12"); //构造输入字符串流，流的内容初始化为“12”的字符串 
 5 int i; 
 6 is >> i; //从is流中读入一个int整数存入i中
 7 int转string
 8 ostringstream os; //构造一个输出字符串流，流内容为空 
 9 int i = 12; 
10 os << i; //向输出字符串流中输出int整数i的内容 
11 cout << os.str() << endl; //利用字符串流的str函数获取流中的内容 
12 */ 
13 #include<iostream>
14 #include<cstring>
15 #include<cmath>
16 using namespace std;
17 const int max_hash_size=1000005;
18 const int maxn=1005;
19 int head[max_hash_size];  //存数据的数组 
20 int Next[maxn];  //记录同地址元素的下一个元素的值
21 int st[maxn];  //数据集 
22 void init_lookup_table()
23 {
24     memset(head,0,sizeof(head));
25 } 
26 int Hash(int& s)
27 {
28     return(s*2654435769)>>28;
29 }
30 int HashingDouble(double d)
31 {
32     if (d==0)
33     return 0;
34     else
35     {
36         int exponent;
37         double mantissa = frexp(d, &exponent);
38         return (unsigned int)((2*mantissa-1) * (~0U));
39     }
40 }
41 int HashingString(char *str, int iLen)
42 {
43     int hsval = 2654435769;
44     int i;
45     int iShift = 0;
46     for(i=0; i<iLen; i++)
47     {
48         hsval ^= (str[i]<<iShift);
49         iShift+=3;
50         if(iShift>24)
51             iShift=0;
52     }
53     return hsval;
54 }
55 int try_to_insert(int s)
56 {
57     int h=Hash(st[s]);  //获得s元素的数组下标 
58     int u=head[h];  //获得这个下标下的元素值 
59     while(u)  //顺着链表一个一个找 
60     {
61         if(st[u]==st[s])  //若是在链表中找到了s，说明这个s已经访问过了 
62             return 0;   
63         u=Next[u];  //此时u是下一个在此位置的元素值 
64     }
65     Next[s]=head[h];  //头插法 
66     head[h]=s;
67     return 1; 
68 }
69 int main()
70 {
71     //必须保证数据集中，查找的位置有值 
72     for(int i=1;i<=10;i++)
73         st[i]=i-1;
74     init_lookup_table();
75     for(int i=1;i<=5;i++)
76     {
77         if(try_to_insert(i))
78             cout<<"Yes"<<endl;
79         else
80             cout<<"No"<<endl;
81     }
82     cout<<endl;
83     for(int i=3;i<=7;i++)
84     {
85         if(try_to_insert(i))
86             cout<<"Yes"<<endl;
87         else
88             cout<<"No"<<endl;
89     }
90     return 0;
91 }